納入“新信息”結合“棋盤法”破解一道遺傳壓軸題——山東省2020年普通高中學業水平等級考試題23的精析及反思

陳 龍

（新泰市教育科學研究中心 山東泰安 271200）

遺傳學知識邏輯性強，是高中生物學的主干知識之一。一道遺傳綜合題便可考查考生的理解能力、解決問題能力和創新能力等，且難度大、區分度高，歷年高考中備受高考命題專家的青睞。現與廣大同仁共同賞析一道最新遺傳學考題，并進行反思，以饗讀者。

1 試題呈現

玉米是雌雄同株異花植物，利用玉米純合雌雄同株品系M培育出雌株突變品系，該突變品系的產生原因是2號染色體上的基因Ts突變為ts，Ts對ts為完全顯性。將抗玉米螟的基因A轉入該雌株品系中獲得甲、乙兩株具有玉米螟抗性的植株，但由于A基因插入的位置不同，甲植株的株高表現正常，乙植株矮小。為研究A基因的插入位置及其產生的影響，進行了以下實驗：

實驗一：品系M（TsTs）×甲（Atsts）→F1中抗螟∶非抗螟約為1∶1。

實驗二：品系M（TsTs）×乙（Atsts）→F1中抗螟矮株∶非抗螟正常株高約為1∶1。

（1）實驗一中作為母本的是________________，實驗二的F1中非抗螟植株的性別表現為_______（“雌雄同株”“雌株”或“雌雄同株和雌株”）。

（2）選取實驗一的F1抗螟植株自交，F2中抗螟雌雄同株∶抗螟雌株∶非抗螟雌雄同株約為2∶1∶1。由此可知，甲中轉入的A基因與ts基因_________（“是”或“不是”）位于同一條染色體上，F2中抗螟雌株的基因型是______________。若將F2中抗螟雌雄同株與抗螟雌株雜交，子代的表現型及比例為___________。

（3）選取實驗二的F1抗螟矮株自交，F2中抗螟矮株雌雄同株∶抗螟矮株雌株∶非抗螟正常株高雌雄同株∶非抗螟正常株高雌株約為3∶1∶3∶1，由此可知，乙中轉入的A基因_______（“位于”或“不位于”）2號染色體上，理由是____________________________。F2中抗螟矮株所占比例低于預期值，說明A基因除導致植株矮小外，還對F1的繁殖造成影響。結合實驗二的結果推斷這一影響最可能是_________________。F2抗螟矮株中ts基因的頻率為__________________，為了保存抗螟矮株雌株用于研究，種植F2抗螟矮株使其隨機受粉，并僅在雌株上收獲籽粒，籽粒種植后發育形成的植株中抗螟矮株雌株所占的比例為_________。

2 參考答案

（1）甲 雌雄同株

（2）是 AAtsts 抗螟雌雄同株∶抗螟雌株=1∶1

（3）不位于 抗螟性狀與性別性狀間是自由組合的，因此A基因不位于Ts、ts基因所在的2號染色體上 含A基因的雄配子不育 1/2 1/6

3 試題精析

（1）“品系M為雌雄同株”信息直接呈現，又根據雌株突變品系相關信息可推知甲表現為雌株，故實驗一中作為母本的只能是甲。由實驗二的雜交信息可推知，F1中非抗螟正常株高植株中不含抗螟基因，且控制性別的基因型是Tsts，性別應該是雌雄同株。

（2）若甲轉入的A基因與ts基因是不位于同一條染色體上。則F1抗螟植株（Atsts）自交，F2中抗螟非抗螟性狀和性別性狀之間應該自由組合，即出現4種性狀，而實際情況只有3種性狀，由此則考慮甲轉入的A基因與ts基因是位于同一條染色體上，如圖1所示。在此基礎上再進行推理，F1抗螟植株的基因型如圖2所示，其產生的雄配子Ats∶Ts為1∶1，雌配子Ats∶Ts為1∶1，其自交結果分析采用“棋盤法”分析見表1。

表1 利用“棋盤法”解題

圖1 甲轉入基因后的基因型

圖2 F1抗螟植株的基因型

F2中抗螟雌雄同株：抗螟雌株∶非抗螟雌雄同株約為2∶1∶1，正如題中信息所示，因此甲轉入的A基因與ts基因是位于同一條染色體上，F2中抗螟雌株的基因型是AAtsts，抗螟雌雄同株的基因型是ATsts，兩者雜交，子代表現型及比例是抗螟雌雄同株∶抗螟雌株為1∶1。

（3）實驗二中的F1抗螟矮株自交，F2中出現了抗螟非抗螟性狀和性別性狀之間應該自由組合，故推測插入的A基因不位于2號染色體上。F1中的抗螟矮株的基因型是AaTsts（用a代表轉入A的同源染色體對應位置沒有等位基因），但F1抗螟矮株自交F2并沒有呈現9∶3∶3∶1的分離比。結合題中信息“抗螟矮株所占比例低于預期值”，推測有可能是含A基因的配子不育，結合實驗二結果，排除雌配子不育，因此極有可能是含A基因的雄配子不育。F1AaTsts自交，雌配子ATs∶Ats∶aTs∶ats為 1∶1∶1∶1，雄配子 ATs∶Ats∶aTs∶ats為1∶1∶1∶1。F2結果用棋盤法分析見表2。

表2 利用“棋盤法”解題

例如，“含A基因的雄配子不育”，正好滿足抗螟矮株雌雄同株（AaTsTs1份、AaTsts2份）∶抗螟矮株雌株（Aatsts1份）∶非抗螟正常株高雌雄同株（aaTsTs1份、aaTsts2份）∶非抗螟正常株高雌株（aatsts1份）為3∶1∶3∶1。

F2抗螟矮株的基因型及比例為：AaTsTs∶AaTsts∶Aatsts為1∶2∶1，故ts基因的頻率為1/2。為了保存抗螟矮株雌株用于研究，種植F2抗螟矮株使其隨機受粉，如僅在雌株上收獲籽粒，則基因型Aatsts植株作母本，基因型AaTsTs、AaTsts植株作父本，再用棋盤法進行分析見表3。

表3 利用“棋盤法”解題

最終在雌株上收獲的籽粒種植后發育形成的植株中抗螟矮株雌株所占的比例為1/12÷（1/6+1/6+1/12+1/12）=1/6。

4 反思總結

通過對該遺傳題的精細解析，教師可從以下幾個方面出發，走出遺傳學解題困境。

4.1 夯實基礎，構建網絡

高考要求學生能夠觸類旁通、融會貫通，既包括同一層面、橫向的交互融合，也包括不同層面、縱向的融會貫通。以上考題涉及減數分裂、基因的分離定律和自由組合定律等主干知識。這就要求學生在復習遺傳規律相關內容時，要根據知識的邏輯關系建立網絡，以備考場上迅速提取，提升知識的應用能力。例如，以基因型AaBb為中心可構建輻射型網絡如下：涉及AaBb兩對等位基因的個體遺傳，如單獨分析一對等位基因（Aa或Bb）則符合基因的分離定律；如共同分析該兩對等位基因的遺傳，若兩對等位基因位于兩對同源染色體（常染色體）上，則符合基因的自由組合定律，若兩對等位基因位于一對同源染色體（常染色體）上，則可通過減數分裂分析配子產生的種類問題；若其中一對等位基因位于性染色體上，則其遺傳與性別相聯系，如與另一對等位基因共同分析，仍然遵循基因的自由組合定律。

4.2 總結方法，提升能力

試題涉及致死、多基因一效應或一基因多效應的情況，通常采用棋盤法分析后代的基因型及表現型情況。解題過程中用到的關鍵方法“演繹與推理”屬學科核心素養中的科學思維范疇，具體分析過程是：如果判斷為發生某種變化或出現某種現象（如兩對基因位于一對/兩對同源染色體上、基因突變/染色體變異），則自交或雜交后代會出現某種現象，再根據題目信息判定，如符合，則該判斷正確，如不符合，則是剩下的一種情況。學生按此思維模型分析，可快速順利得出結論。

4.3 不畏情景，尋求突破

素質教育的突出特征之一是對創新性的強調。這就要求考題要創設合理情景，設置新穎的試題呈現方式和設問方式，體現創新意識和創新思維。具體表現是題目的文字量大，信息呈現方式多樣（如雜交圖解、模式圖、表格數據等），甚至還會出現一些教材之外的新名詞（完全顯性、復等位基因等）；設問方式多樣，既有簡潔明確的選擇類型設問（如上述例題中的二選一或三選一），也有體現學生思維能力及語言表達能力的原因分析型設問。教師要引導學生樹立“題目雖新，我能戰勝”的理念，緊抓教材基本原理，結合題目所給的信息作出綜合判斷，整合出正確規范的答案。同時，教師要選取高仿真的訓練題供學生模擬訓練、限時訓練，逐步提升學生解決遺傳學復雜問題的能力。